课程名称弹性力学与有限元

《课程名称弹性力学与有限元》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、课程名称：弹性力学与有限元课程编码：7018201课程学分：3学分课程学时：48学时适用专业：土木工程《弹性力学与有限元》ELASTICICALMECHANICSANDFINITEELEMENTMETHOD教学大纲一、课程性质与目的弹性力学与有限元法是土木工程专业一门必要的专业基础课，属专业方向选修课性质。本课程在理论力学、材料力学和结构力学的基础上，进一步从连续介质理论出发，研究一般弹性体的应力、应变和位移分析，为后续专业课程的理论分析提供重要依据。土木工程专业的学生通过本课程的学习，应达到：1.进一步系统地掌握变形体力学的基本概念和研究方法，加深力学理论基础，培养力学分析、理论推导和计

2、算的能力。2.理解非杆件结构中常用的计算方法和有关问题的解答，为学习专业课程进一步打下良好的理论基础。3.了解有限单元法的基本原理和实施步骤，利用现代的有限元软件，初步运用有限元软件解决工程实际中弹性力学问题的基础，为后续课程的学习和毕业后进行设计和科研工作提供一定的基础知识。二、教学基本内容及基本要求1、教学基本内容Ｉ．弹性力学部分1.1绪论和基本概念理解弹性力学的研究对象和任务。本课程与其它课程的关系以及在专业培养方面所起的作用。弹性力学的基本假设。体力、面力、应力、应变和位移的概念。1.2平面问题的基本理论理解平面问题。平面应力问题和平面应变问题。平衡微分方程。几何方程。物理方程。刚

3、体位移。平面问题中一点的应力状态。边界条件。圣维南原理。*按位移求解平面问题。按应力求解平面问题，相容方程和位移单值条件。应力函数。1.3平面问题直角坐标解答理解逆解法和半逆解法。多项式解答。矩形梁的纯弯曲。受均布荷载的简支梁。受重力和水压力的楔形体。1.4平面问题极坐标解答理解极坐标中的平衡方程、几何方程和物理方程。极坐标中的应力函数和相容方程。轴对称的应力和相应的位移。圆环或圆筒受均布压力。圆孔的孔边应力集中。半平面体在边界上受法向力作用。II．有限单元法部分2.1绪论及基本方程了解有限单元法的基本概念，实施过程。基本量和基本方程的矩阵表示。变形体的虚位移原理。虚功方程。2.2用常应变

4、三角形单元解弹性力学平面问题了解结构离散化。位移模式。形函数性质。单元应变、应力及刚度矩阵。荷载向结点的移置。结构的整体分析。2.3平面常应变三角形单元的程序理解有限元分析软件。前后处理的概念。计算实例。2.4有限单元法上机实习。2、课程教学基本要求1.理解体力、面力、应力、应变和位移的基本概念，并熟悉各量值的记号及规定，掌握平面应力问题和平面应变问题的特点。2.理解弹性力学中的基本假定；熟悉弹性力学平面问题的基本方程，了解按应力求解和按位移求解基本方程的思路和推导步骤。3.掌握边界条件式的写法，能正确应用圣维南原理。4.理解平面问题逆解法和半逆解法的基本思路。5.通过实例，了解位移单值条

5、件和孔边应力集中等概念，理解半平面体及楔体等无特征长度的平面弹性体在解答时的量纲分析方法。6.了解变形体虚位移原理及虚功方程，通过平面问题常应变三角形单元的分析，初步掌握有限单元法的基本原理及计算步骤。7.理解,掌握有限元软件ansys的基本计算方法。三、本课程与其它相关课程的联系与分工本课程的先修课程主要为理论力学和材料力学。结构力学可以先于弹性力学开课，也可以同时开。因为这两门课程分担的任务各不相同。结构力学侧重于杆系的分析计算，如梁、刚架、桁架、拱结构等，而弹性力学则偏重于更一般的块体结构分析，如楼板，剪力墙水坝等计算。另外，在研究方法上两者也有很大不同。结构力学基于材料力学杆件变形

6、的基本假设，进一步对杆系进行分析，而弹性力学是对基于线弹性体更一般的假设得到的数学物理方程进行数学求解，因而解答更严格，但获得的封闭解也更少，需要借助于有限单元法对实际工程结构进行分析计算。材料力学作为土木工程专业第一门变形体力学，是学好结构力学和弹性力学的基础课程，需要在杆件的基本变形分析计算方面学深学透。材料力学由于采纳了“平截面假设”，使问题分析大大简化，这是其与弹性力学在研究方法上的本质区别。材料力学与结构力学中介绍的变形体虚位移原理和虚功方程可以直接拓展到弹性力学，不须再重新介绍，但其数学表达式要重新写出。本课程为后续专业课程提供重要的理论基础。如“钢筋混凝土”课程中基础梁的沉陷

7、计算、楼板的内力计算，“土力学”中土壤的侧压系数测定以及地基基础计算等。通过学习弹性力学和有限单元法课程，应使学生打下较坚实的力学基础，拓宽解决工程力学问题的途径，通过学习有限元软件ansys，提高分析计算能力，为学习专业课程以及毕业后进行设计和科研工作提供一定的基础知识。四、课程各教学环节和各篇章(节)学时分配章节内容讲课实践性环节小计Ｉ．弹性力学部分一绪论2二平面问题的基本理论6三平面问题的直角坐标解答10四平面问题